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- 扭矩傳感器的測(cè)量方法
- 來(lái)源:賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2015/9/11
金屬電阻應(yīng)變片的扭矩傳感器測(cè)量采用應(yīng)變電測(cè)技術(shù)。在彈性軸上粘貼應(yīng)變計(jì)組成測(cè)量電橋,當(dāng)彈性軸受扭矩產(chǎn)生微小變形后引起電橋電阻值變化,應(yīng)變電橋電阻的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的變化從而實(shí)現(xiàn)扭矩測(cè)量。
應(yīng)變片的電阻R1=R2=R3=R4=R0,可以得到下面的式子: 式中, E-軸材料的彈性模量 u-電橋的供電電壓 S-電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)放大電路采用儀器用放大電路,它由專用儀器用放大電路構(gòu)成,也有三只單運(yùn)放電路組合而成,放大倍數(shù)為K,放大后的電壓V為: 為了使一起具有高精度,必須使靈敏度系數(shù) 為常數(shù)。在金屬電阻應(yīng)變片的扭矩傳感器中,需要解決的技術(shù)關(guān)鍵是:
(1)、采用高精度的穩(wěn)壓電源。
(2)、采用LM型硅擴(kuò)散力敏全橋應(yīng)變片,較好的敏感性,很小的非線形度
(3)、彈性軸的工作區(qū)域不應(yīng)該大于彈性區(qū)域的1/3,且取初始段。為了將遲滯誤差減低到最底,按照超載能力指數(shù)選取最大的軸徑。
非接觸式扭矩傳感器,輸入軸和輸出軸由扭桿連接起來(lái),輸入軸上有花鍵,輸出軸上有鍵槽。當(dāng)扭桿受方向盤的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩作用發(fā)生扭轉(zhuǎn)時(shí),輸入軸上的花鍵和輸出軸上鍵槽之間的相對(duì)位置就被改變了。花鍵和鍵槽的相對(duì)位移改變量等于扭轉(zhuǎn)桿的扭轉(zhuǎn)量,使得花鍵上的磁感強(qiáng)度改變,磁感強(qiáng)度的變化,通過(guò)線圈轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。信號(hào)的高頻部分由檢測(cè)電路濾波,僅有扭矩信號(hào)部分被放大。非接觸扭矩傳感器由于采用的是非接觸的工作方式,因而壽命長(zhǎng)、可靠性高,不易受到磨損、有更小的延時(shí)、 受軸的偏轉(zhuǎn)和軸向偏移的影響更小,現(xiàn)在已經(jīng)廣泛用于轎車和輕型車中,是EPS傳感器的主流產(chǎn)品。
扭矩傳感器為相位差傳感方式來(lái)檢測(cè)扭矩的扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)和測(cè)量,傳感器具有高精度,高重復(fù)性的特點(diǎn)。其測(cè)量原理為:在受扭軸的兩端各安上一個(gè)齒輪,對(duì)著齒面再各裝一個(gè)電磁傳感器,從傳感器上就能感應(yīng)出兩個(gè)與動(dòng)力軸非接觸的交流信號(hào)。取出其信號(hào)的相位差,在這兩個(gè)相位差之間,插入由晶體震蕩器產(chǎn)生的高精度,高穩(wěn)定的時(shí)鐘信號(hào)。以這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn),巧妙運(yùn)用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)就能精確地測(cè)出所承受的扭矩。扭矩傳感器的發(fā)展趨勢(shì) 隨著EPS系統(tǒng)的不斷完善和發(fā)展,對(duì)扭矩傳感器的精度、可靠性和響應(yīng)速度提出了跟高的要求。
扭矩傳感器正呈現(xiàn)以下的發(fā)展趨勢(shì):
(1)、由靜態(tài)測(cè)試向動(dòng)態(tài)在線檢測(cè)方向發(fā)展;
(2)、測(cè)試系統(tǒng)向微型化數(shù)字化、智能化、虛擬化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展;
(3)、向著小型化、集成化方向發(fā)展。傳感器的檢測(cè)部分可以通過(guò)結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化來(lái)實(shí)現(xiàn)小型化,IC部分可以整合盡可能多的半導(dǎo)體部件、電阻到一個(gè)單獨(dú)的IC部件上,減少外部部件的數(shù)量;
(4)、從單功能向多功能發(fā)展,包括自補(bǔ)償、自修正、自適應(yīng)、自診斷、遠(yuǎn)程設(shè)定、狀態(tài)組合、信息存儲(chǔ)和記憶。
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